Divize pracovní jednotka

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 22. ledna 2020; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Separativní pracovní jednotka (SWU ) je jednotka práce pro oddělování izotopů . Pro určitou změnu izotopového složení určité směsi je zapotřebí stejné množství SWU, bez ohledu na technologii separace izotopů . [1] [2]

SWU měří náklady potřebné k výrobě látek s danou změnou izotopového složení. [3] Pracovní jednotka separace také dobře charakterizuje schopnost zařízení pro separaci izotopů. [čtyři]

U různých technologií separace izotopů se mohou skutečné náklady na zdroje značně lišit. Například technologie plynové difúze vyžaduje 2500 kWh elektřiny na separační jednotku. Plynové odstředivky spotřebují na stejnou práci 50 kWh. [5] [6]

Výpočet

Náklady SWU na oddělení práce je možné odhadnout podle vzorce: [2] [1]

$EPP=M_{1}\cdot V(\alpha _{1})+M_{2}\cdot V(\alpha _{2})-M_{0}\cdot V(\alpha _{0 })$

Tady:

$V(\alpha )=(2\alpha -1)\cdot \ln {\alpha \over {1-\alpha }}$ je funkce separačního potenciálu.
$\alpha ={M^{235} \over M^{238}+M^{235}}$ je stupeň obohacení izotopové směsi. V souladu s tím pro směsi na vstupu do zařízení ( ) a na výstupu ( a ). a jsou hmotnosti izotopů v konkrétní směsi. $\alpha _{0}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$ $M^{235}$ $M^{238}$
$M_{0}$ a jsou hmotnosti směsí na vstupu do zařízení (index 0) a na výstupu (indexy 1 a 2). $M_{1}$ $M_{2}$

Dílo oddělování má podle vzorce rozměr látkového množství. Je dohodnuto, že 1 SWU = 1 kg, proto se někdy charakteristika separační síly zařízení uvádí v jednotkách hmotnosti. Neexistuje však žádná fyzická hmotnost odpovídající jednotce SWU.

Příklad výpočtu

Nechť je třeba získat M 1 = 1 kg obohaceného uranu. Obsah uranu ve vstupní surovině je α 0 = 0,71 %, v obohaceném uranu - α 1 = 90 %, v odpadu - α 2 = 0,2 %. Najděte požadovanou hmotnost surovin M 0 , hmotnost odpadu M 2 a množství práce na oddělení SWU.

Hmotnost surovin M 0 a hmotnost odpadu M 2 se zjistí ze soustavy lineárních rovnic

$M_{0}\alpha _{0}-M_{2}\alpha _{2}=M_{1}\alpha _{1};$
$M_{0}(1-\alpha _{0})-M_{2}(1-\alpha _{2})=M_{1}(1-\alpha _{1}).$

Dostaneme

$M_{0}=176{,}078;M_{2}=175{,}078.$

Separační potenciální funkce:

$V(\alpha _{0})=(1-2\cdot 0{,}0071)\cdot \ln {{1-0{,}0071} \over 0{,}0071}=4{ ,}870;$
$V(\alpha _{1})=(1-2\cdot 0{,}9)\cdot \ln {{1-0{,}9} \over 0{,}9}=1{ ,}758;$
$V(\alpha _{2})=(1-2\cdot 0{,}002)\cdot \ln {{1-0{,}002} \over 0{,}002}=6{ ,}188.$

Pak budou separační práce

$EPP=1\cdot 1{,}758+175{,}078\cdot 6{,}188-176{,}078\cdot 4{,}870=227{,}532.$

Obohacování uranu

Přírodní uran obsahuje 0,72 % izotopu 235 U. Když je uran obohacen izotopem 235 U , je do závodu dodáván přírodní uran a na výstupu jsou získávány dva proudy: obohacený uran a ochuzený uran (tzv. skládky). Typické náklady na získání 1 kg obohaceného uranu: [2] [5]

Pro obohacení až 3,6 % s skládkami 0,2 % je zapotřebí 6,7 kg přírodního uranu a 5,7 SWU.
Pro obohacení až na 3,6 % s skládkami 0,3 % je zapotřebí 8,2 kg přírodního uranu a 4,5 SWU.
Pro obohacení až na 90 % s výsypkami 0,2 % je zapotřebí 176 kg přírodního uranu a 228 SWU.
Pro obohacení až na 90 % s výsypkami 0,3 % je zapotřebí 219 kg přírodního uranu a 193 SWU.

Čím méně požadovaného izotopu jde na skládku, tím méně surovin je potřeba, ale tím vyšší jsou náklady na SWU.

Online kalkulačky

Pro kvantifikaci procesu obohacování uranu jsou k dispozici online kalkulačky. [7] [8]

Dělící moc

Separační pracovní jednotka dobře charakterizuje schopnosti zařízení na separaci izotopů: konkrétní zařízení provádí stejnou práci na separaci izotopů v určitém čase. Tyto schopnosti zařízení se nazývají separační výkon (oddělovací kapacita). Jsou měřeny v odvozených jednotkách SWU/rok, které charakterizují množství separační práce, kterou je zařízení schopno vykonat za rok. [2] [1]

Protože jednotka separační práce má rozměr kilogramu, jsou kapacity rostlin někdy vyjádřeny v jednotkách hmotnosti: kilogramech nebo tunách za rok.

Celosvětová kapacita separace izotopů

Kapacita závodu na separaci izotopů uranu v tisících SWU ročně podle WNA Market Report .

Země	Společnost, závod	2012	2013	2015	2018	2020
Rusko	Rosatom	25 000	26 000	26578	28215	28663
Německo, Holandsko, Anglie	URENCO	12800	14200	14400	18600	14900
Francie	Orano	2500	5500	7000	7500	7500
Čína	CNNC	1500	2200	4220	6750	10700+
USA	URENCO	2000	3500	4700	?	4700
Pákistán, Brazílie, Írán, Indie, Argentina		100	75	100	?	170
Japonsko	JNFL	150	75	75	?	75
USA	USEC : Paducah & Piketon	5000	0	0	0	0
	Celkový	49 000	51550	57073	61111	66700

Ceny SWU

V 90. a 20. století, až do roku 2006, se spotové ceny pohybovaly kolem 100 USD za SWU pro obohacování uranu. [9] Poté cena začala růst a do roku 2009 dosáhla vrcholu 160 USD. Od roku 2011 cena postupně klesá a do roku 2018 prolomila hranici 40 USD.

Poznámky

↑ 1 2 3 Separace izotopů
↑ 1 2 3 4 Archivovaná kopie . Získáno 24. června 2013. Archivováno z originálu 19. června 2018. (neurčitý)
↑ Jednotka - práce - divize - Velká encyklopedie ropy a zemního plynu, článek . Získáno 23. června 2013. Archivováno z originálu dne 26. října 2014. (neurčitý)
↑ TRŽNÍ PŘÍLEŽITOSTI PRO OCHRANĚNÍ URANU . Získáno 10. ledna 2014. Archivováno z originálu 10. ledna 2014. (neurčitý)
↑ 12 Obohacování uranu | Obohacování uranu . Archivováno z originálu 28. června 2013. (neurčitý)
↑ Obohacování uranu: Fakta pro smysluplnou diskusi o šíření jaderných zbraní a atomové energii archivováno 21. ledna 2022 na Wayback Machine // IEER | Energetika a bezpečnost č. 31
↑ Kalkulačka URENCO SWU . Staženo 22. ledna 2020. Archivováno z originálu dne 7. října 2019. (neurčitý)
↑ Kalkulačka množství paliva a nákladů UxC . Staženo 22. ledna 2020. Archivováno z originálu 16. prosince 2019. (neurčitý)
↑ Spot Ux SWU Cena . Získáno 24. 8. 2018. Archivováno z originálu 25. 8. 2018. (neurčitý)

Odkazy

Popis jednotky separační práce // Projekt jaderných informací, FAS
3.3 Separační kapacita obohacovacího zařízení // RADIOCHEMIE (přednáškový kurz) - Moskevská státní univerzita, 2006